Mikrobiológia: Folyamatok és Kinetika

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Mi jellemzi az upstream folyamatokat?

Termékek kiszerelése

Fermentlé készítése (correct)

Termékek tisztítása

Biomassza elválasztása

Milyen típusú légzés jellemző az anaerob mikrobákra?

Szuperoxid légzés

Nitrát légzés (correct)

Szén-dioxid légzés

Oxygenikus légzés

Melyik szénforrás hasznosul lassabban a mikrobák számára?

Glükóz

Laktóz

Dextrin (correct)

Szacharóz

Melyik tényező NEM befolyásolja a mikrobák növekedését?

Átlagos páratartalom Signup and view all the answers

Mennyi ATP-t termelnek aerob körülmények között egy glükóz molekula lebontásakor?

36-38 ATP Signup and view all the answers

Melyik vegyület NEM tekinthető nitrogén forrásnak a mikrobák számára?

Glükóz Signup and view all the answers

Melyik a Monod kinetika képlete?

µ = µmax x S / (ks + S) Signup and view all the answers

Melyik a következő anyag NEM puffer a mikrobák táptalajában?

Ammónia Signup and view all the answers

Melyik sterilizálási módszer nem alkalmazható hőstabil anyagokra?

Gamma-sugárzás alkalmazása Signup and view all the answers

Melyik állítás nem igaz a folyamatban lévő reaktorokra?

Csak aerob környezetben működnek. Signup and view all the answers

Milyen eljárást alkalmazunk a sejtek elválasztására kis mennyiségek esetén?

Szakaszos centrifugálás Signup and view all the answers

Mit nem tartalmaz a downstream folyamat?

Anyagtranszport limitáció Signup and view all the answers

Melyik centrifuga típus alkalmazható folyamatos üzemmódban?

Kamrás centrifuga Signup and view all the answers

Az oxigén oldékonyságának korlátozottsága milyen problémát okoz?

Az aerob körülmények fenntartásában Signup and view all the answers

Milyen paramétereket kell szabályozni a szakaszos üzemű reaktorban?

pH, hőmérséklet, oxigén telítettség Signup and view all the answers

Mi a példa a hő sterilizálására vonatkozóan?

121 °C-on 20-30 perc Signup and view all the answers

Milyen szűrési elv érvényesül a felszíni szűrés során?

Szűrő pórusának átmérője kisebb mint a szűrendő részecske Signup and view all the answers

Melyik jellemző nem igaz a mélységi szűrésre?

Zárt rendszerekben alkalmazzák mindig Signup and view all the answers

Mi az alapja a membránszűrők működésének?

Pórusméretek szétválasztása Signup and view all the answers

Milyen típusú anyagok kinyerésére alkalmas a kis molekulákra alkalmas módszer?

Kis molekulák, mint pl. szerves oldószerek Signup and view all the answers

Melyik anyag jellemzően nem használható kémiai feltárás során?

Izotópok Signup and view all the answers

Mi a fő célja a szuperkritikus extrakciónak?

Szilárd anyagok gázként való oldása Signup and view all the answers

Melyik nem jellemző a French press használatára a sejtfeltárás során?

Alacsony pórusméret alkalmazása Signup and view all the answers

Melyik eltérő módszer a termékek kinyerésében és tisztításában?

Kiválás Signup and view all the answers

Melyik a prokarióták növesztésére használt ipari komplex tápok példája?

Kukorica szirup Signup and view all the answers

Milyen összetevőt tartalmaz a Modified Wolin’s vitamin solution?

Biotin Signup and view all the answers

Mi a fő célja a tápoldatoknak a mikrobák növesztése során?

A termék képződésének elősegítése Signup and view all the answers

Melyik elem nem található meg az archea tápoldat összetevői között?

Krénium Signup and view all the answers

Melyik anyagcsoportra jellemző a lignocellulóz?

Rostok Signup and view all the answers

Melyik anyag nem tekinthető redukálószernek?

Folsav Signup and view all the answers

Melyik növény tartalmaz cianidot?

Manióka Signup and view all the answers

Miben fontos a vízminőség az eukarióta tápok esetében?

Szénforrásokban Signup and view all the answers

Milyen típusú kötéseket alakít ki a lignin?

Kovalens kötések Signup and view all the answers

Melyik vegyület stabil biopolimer a cellulózban?

β-D-glükóz Signup and view all the answers

Melyik technika a legmegfelelőbb hőérzékeny anyagok sterilizálására?

Szűrés Signup and view all the answers

Melyik a várt jellemző az ipari komplex tápokkal szemben?

Állandó minőség Signup and view all the answers

Melyik anyag nem tartozik az eukarióta tápokhoz?

Cisztein Signup and view all the answers

Study Notes

Biotechnológia - Upstream/Downstream folyamatok

A biotechnológia upstream/downstream folyamatait mutatja be
A folyamat első lépése a szubsztrát elkészítése
Ezután következik a fermentáció (aerob/anaerob) szakasz
A fermentációt sterilizálással követik
Az upstream folyamat eredményeként biomassza jön létre
A downstream folyamat célja a biomassza elválasztása
Ezt követi a termék elválasztása és tisztítása
Végül a termék kiszerelésre kerül

Upstream - Termékek előállítása

Az anyagcsere C+N+O + energia = biomassza+CO2+H2O
Az anabolizmus és a katabolizmus meghatározó a folyamatban
Az autotróf, heterótróf, litotróf és organotróf szervezetek fontos szerepet játszanak
A folyamat feltételeit a diagram mutatja.

Mikrobák növekedési rátája

A grafikon a mikrobák biomassza és specifikus növekedési rátájának változását mutatja a tenyésztési idő függvényében.
A növekedés különböző fázisokat (I, II, III, IV, V, VI) mutat a grafikonon.

Mikrobák növesztésének általános feltételei

A hőmérséklet kritikus tényező
A mikrobák hőmérsékleti követelményeinek tágabb skálája látható (psychrophiles, mesophiles, thermophiles és extreme thermophiles)
A sejt növekedése során a pH is változik
Fontos a pH általános tűréshatárának ±2 értéke.
A mikrobák növekedése számos tényezőtől függ, mind a szén-, nitrogénforrásoktól, illetve oxigénigénytől.
Monod kinetika fogalmak is fontos részei a folyamatnak.

Prokarióták, szén- és nitrogén forrás

A szénforrás monokinétka szerint zajlik:
μ = µmax x S / (ks + S)
A nitrogén lehet szervetlen, vagy szerves formájú.
Aerob, vagy anaerob életmód.

Prokarióták, oxigénforrás

Aerob -O2,szuperoxid(H₂O₂), oxigén rossz oldékonysága
Anaerob - NO3-,SO42-

ATP - Energia

Aerob: 36-38 ATP/glükóz
Anaerob: 1-3 ATP/glükóz

Mikrobák növesztése - Nitrogén forrás

Az aminosavak, peptidek, fehérjék, ammónia, és a N2 fontos nitrogénforrás

Mikrobák növesztése - Szénforrás

Dextrin, szacharóz, laktóz, xilóz, mannitol, szorbitol, növényi olajok, szerves savak, szén-dioxid

Mikrobák növesztése: baktériumok, archeák, tápoldat komponensek

Pufferek pl. foszfát, TRIS
Sók: pl. NaCl, KCl, MgCl, CaCl
Nyomelemek: pl.ZnSO4, H3BO3, NiCl, FeSO4, Na2, SeO3, Na2WO4
Vitaminok pl. biotin, fólsav, nikotinsav, B12 vitamin, pantoténsav
Redukálószer pl. cisztein-hidroklorid, H₂S
Indikátor: pl. rezazurin

Mikrobák növesztése, tápoldattal szembeni kritériumok

A sejtek jól növekedjenek
Termék képződését könnyítik
Olcsó legyen
Állandó minőségű
Termék kinyerését ne akadályozza

Archeák tápoldat összetevői

A modified Wolin és Wolin vitamin megoldás a mikrobák növesztésének specifikus követelményeit elégíti ki

Ipari komplex tápok prokarióták növesztéséhez

Melasz (cukorforrás): kristályosítás utáni maradék viszkózus folyadék
Kukorica szirup: keményítő kinyerése során keletkezik
Manióka

Ipari komplex tápok: lignocellulóz

lignin, hemicellulóz, cellulóz komponenseket tartalmazó biomassza
növényi sejtfal alkotó

Cellulóz

Lineáris biopolimer
ß-D-glükóz alegységekből épül fel
stabil vegyület

Hemicellulóz és lignin

Heterogén polimer
Aromás vegyület
Fenilpropanoid alegység
Különböző típusú kovalens kötés
Szilárdság, ellenállás kialakítása
Nem kristályos, szabálytalan szerkezet

Ipari komplex tápok: tejsavó

Sajtgyártás mellékterméke
Laktózt, lipideket és vitaminokat tartalmaz
Ásványi anyagokat tartalmaz

Eukarióta tápok

Vízminőség fontos
Szükséges kis molekulák (6C cukrok, N forrás: Gln, Glu, Asn, Asp)
Vitaminok, lipidek, szervetlen sók
Fetal Bovine Serum, Drága, ismeretlen összetétel, Downstream folyamatot zavarja

Eukarióta tápok: Hormonok és szervetlen komponensek

Hormonok, növekedési faktorok
Szervetlen komponensek (pH stabilizálására)
pH=7.3-7.5
HEPES, fenolvörös

Sterilezés

Tápfolyadékok és bevezethető gázok sterilizálása szükséges.
Gázok - sterilizálást követően
Folyadékok - szűrés, inaktiváció, sugárzással.
Szűrések, inaktiváció és sugárzás fontos részei

Sterilezés - Szűrés

Hőérzékeny anyagok esetében
Nagy nyomás külöbség szűrés esetén.
Nitrocellulóz és más műanyagok szűrőanyagok
Szűrlet

Sterilezés - Inaktiválás

NaCIO (hipó) - bomlik: NaCl és naszcens oxigén
Perecetsav - erős oxidálószer
Hő (1 atm – 121 °C - 20-30 perc, 2 atm – 134 °C - 10-20 perc)
csak hőstabil anyagokra

Sterilezés - Elektromágneses sugárzás

UV, röntgen, gamma sugárzás; változó áthatóképességű

Felhasználható mikrobák

Izolált mikrobák (bioremediáció)
Szelektiv, módosított mikrobák

Szakaszos üzemű reaktor

Szabályozás: pH, hőmérséklet, oxigén telítettség, bemenő anyag mennyisége
Mérés: redox potenciál, turbiditás, keverés, gázbevezetés (aerob/anaerob)

Folyamatos üzemű reaktor

Szabályozás: pH, hőmérséklet, oxigén telítettség, bemenő tápanyag mennyisége, redox potenciál, turbiditás, keverés, gázbevezetés (aerob/anaerob)

Oxigén adagolása

Anyagtranszport limitál; O₂ oldékonysága vízben rossz (7 ppm, 35 °C) esetén a mikrobák növekedése korlátozott lesz.

Downstream

Biomassza (sejtek) kinyerése
Sejt feltárás
Extrakció
Makromolekulák elválasztása
Kiszerelés

Sejtek elválasztása: centrifuga

Szakaszos üzemű: kis mennyiségekre, centrifugális erő a nyugalmi gravitációs gyorsulás sokszorosa, sejtek esetében: 10-15000 g
Ülepedés függ: sűrűség, méret, tömeg, alak
Sűrűséggradiens centrifuga: eltérő sűrűségű anyagok elválasztása

Elválasztás: centrifuga

Átfolyó henger, folyamatos üzem, rövid tartózkodás, kis helyigény, zárt rendszer

Sejtek, termékek elválasztása: szűrés

Alapelv: szűrendő szuszpenzió, iszaplepény, szűrőközeg, tartórács
Szűrlet (filtrátum)

Szűrési elvek

Abszolút szűrők, típusok (ultra, mikro, makroporózus), mechanizmusok
Méret szerinti kizárás, hídképződés, adszorpció

Sejtek, termékek elválasztása: szűrés (felszíni és mélységi)

Felszíni: szitahatás, szűrő, iszaplepény, hatásfok/sebesség
Mélységi: szűrőközeg kapillárisa nagyobbak a részecskéknél, fizikai erők

Sejtek, termékek elválasztása: szűrés-membránszűrők

Hagyományos/Tangenciális szűrés ,
Változtatható paraméterek
Pórusátmérő, nyomás

Hemodialízis

Véralvadásgátló, használt dialízis folyadék, filter (szűrő), friss dialízis folyadék

Sejt feltárás

Fizikai (mechanikus): French press (hengeres tartály, nagy nyomás)
Kémiai (vegyszeres): szerves oldószer (toluol, etanol, aceton), detergens, guanidin HCI, lúg, sav, enzim (lizozim)

Termékek kinyerése, tisztítása (kis molekulákra alkalmas módszerek)

Extrakció (micellák, reverz micella, kristályosítás), desztilláció (frakcionált)

Termékek kinyerése, tisztítása-extrakció, desztilláció

Extrakció, módszerek, folyamatok (szétválasztás, folyadékok)
Desztilláció (frakcionált), módszerek, folyamatok

Szuperkritikus extrakció

Szuperkritikus állapot (CO2 esetében)
Extrakciós oldószer(fluid állapotú gáz)
Hőmérséklet, nyomás
Bármilyen anyag egy kritikus nyomás és hőmérséklet felett
Szilárd anyagban diffundál, mint a gázok, anyagokat old, mint a folyadékok
Szuperkritikusa egymással korlátlanul elegyednek

Szuperkritikus extrakció - előnyök és hátránya

Előnyök: jó oldékonyság, oldószer maradéktalanul elválasztható, visszanyerhető, gyors;
Hátrány: drága

Szuperkritikus extrakció - példák

Koffeinmentes kávé, nikotinmentes cigaretta, lupulin kinyerése komlóból

Koleszterin mentes termékek előállítása szuperkritikus extrakcióval

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Description

Ez a kvíz a mikrobiológia különböző folyamatainak és kinetikájának jellemzőit vizsgálja. Kérdések találhatóak az anaerob légzésről, ATP termelésről és a mikrobák növekedését befolyásoló tényezőkről. Próbáld meg összegyűjteni a legjobb válaszokat, és teszteld tudásodat ezen a területen!